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細胞壞死與凋亡簡要

點擊次數(shù)：15710 發(fā)布時間：2012/10/25 9:16:50

死亡是生命的普遍現(xiàn)象，但細胞死亡并非與機體死亡同步。正常的組織中，經(jīng)常發(fā)生“正常”的細胞死亡，它是維持組織機能和形態(tài)所必需的。細胞死亡的方式通常有3種：即①細胞壞死（necrosis）。②細胞凋亡（apoptosis）。③細胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）。

一、細胞壞死

是細胞受到化學因素（如強酸、強堿、有毒物質）、物理因素（如熱、輻射）和生物因素（如病原體）等環(huán)境因素的傷害，引起細胞死亡的現(xiàn)象。壞死細胞的形態(tài)改變主要是由下列2種病理過程引起的，即酶性消化和蛋白變性。參與此過程的酶，如來源于死亡細胞本身的溶酶體，則稱為細胞自溶（autolysis）；若來源于浸潤壞死組織內白細胞溶酶體，則為異溶（heterolysis）。

細胞壞死初期，胞質內線粒體和內質網(wǎng)腫脹、崩解，結構脂滴游離、空泡化，蛋白質顆粒增多，核發(fā)生固縮或斷裂。隨著胞質內蛋白變性、凝固或碎裂，以及嗜堿性核蛋白的降解，細胞質呈現(xiàn)強嗜酸性，故壞死組織或細胞在蘇木精/伊紅染色切片中，胞質呈均一的深伊紅色，原有的微細結構消失。在含水量高的細胞，可因胞質內水泡不斷增大，并發(fā)生溶解，導致細胞結構完全消失，*后細胞膜和細胞器破裂，DNA降解，細胞內容物流出，引起周圍組織炎癥反應（圖15-3）。

圖15-3 細胞壞死與凋亡的形態(tài)區(qū)別

二、細胞凋亡

細胞凋亡（cell apoptosis）是借用古希臘語，表時細胞象秋天的樹葉一樣凋落的死亡方式。1972年Kerr*先提出這一概念，他發(fā)現(xiàn)結扎大鼠肝的左、中葉門靜脈后，其周圍細胞發(fā)生缺血性壞死，但由肝動脈供應區(qū)的實質細胞仍存活，只是范圍逐漸縮小，其間一些細胞不斷轉變成細胞質小塊，不伴有炎癥，后在正常鼠肝中也偶然見到這一現(xiàn)象。

凋亡細胞的主要特征是（參見表15-2）：①染色質聚集、分塊、位于核膜上，胞質凝縮，*后核斷裂，細胞通過出芽的方式形成許多凋亡小體（圖15-4）；②凋亡小體內有結構完整的細胞器，還有凝縮的染色體，可被鄰近細胞吞噬消化，因始終有膜封閉，沒有內溶物釋放，故不會引起炎癥；③凋亡細胞中仍需要合成一些蛋白質，但是在壞死細胞中ATP和蛋白質合成受阻或終止；④核酸內切酶活化，導致染色質DNA在核小體連接部位斷裂，形成約200bp整數(shù)倍的核酸片段，凝膠電泳圖譜呈梯狀；⑤凋亡通常是生理性變化，而細胞壞死是病理性變化。

表15-2 細胞凋亡和細胞壞死的區(qū)別

區(qū)別點	細胞凋亡	細胞壞死
起因	生理或病理性	病理性變化或劇烈損傷
范圍	單個散在細胞	大片組織或成群細胞
細胞膜	保持完整，一直到形成凋亡小體	破損
染色質	凝聚在核膜下呈半月狀	呈絮狀
細胞器	無明顯變化	腫脹、內質網(wǎng)崩解
細胞體積	固縮變小	腫脹變大
凋亡小體	有，被鄰近細胞或巨噬細胞吞噬	無，細胞自溶，殘余碎片被巨噬細胞吞噬
基因組DNA	有控降解，電泳圖譜呈梯狀	隨機降解，電泳圖譜呈涂抹狀
蛋白質合成	有	無
調節(jié)過程	受基因調控	被動進行
炎癥反應	無，不釋放細胞內容物	有，釋放內容物。

圖15-4 左，正常胸腺細胞；右，凋亡胸腺細胞（注意凋亡小體）

在細胞凋亡一詞出現(xiàn)之前，胚胎學家已觀察到動物發(fā)育過程中存在著細胞程序性死亡（programmed cell death，PCD）現(xiàn)象，它是胚胎正常發(fā)育所必需的。近年來PCD和細胞凋亡常被做為同義詞使用，但兩者實質上是有差異的。首先，PCD是一個功能性概念，描述在一個多細胞生物體中，某些細胞的死亡是個體發(fā)育中一個預定的，并受到嚴格控制的正常組成部分，而凋亡是一個形態(tài)學概念，指與細胞壞死不同的受到基因控制的細胞死亡形式；其次，PCD的*終結果是細胞凋亡，但細胞凋亡并非都是程序化的。

線蟲Caenorhabditis elegans是研究個體發(fā)育和細胞程序性死亡的理想材料。其生命周期短，細胞數(shù)量少，成熟的成蟲若是雌雄同體則有959個體細胞，約2000個生殖細胞。若是雄蟲則有1031個體細胞和約1000個生殖細胞。神經(jīng)系統(tǒng)由302個細胞組成，這些細胞來自于407個前體細胞，這些前體細胞中有105個發(fā)生了程序死亡。

麻省理工學院的Robert Horvitz 領導的研究小組采用體細胞突變的方法發(fā)現(xiàn)共有14 個基因在C. elegans 細胞凋亡中起作用，其中在細胞凋亡的實施階段起作用的主要有3個：Ced-3、Ced-4和Ced-9，其中Ced-3和 Ced-4的作用是誘發(fā)凋亡，在缺乏Ced-3、Ced-4的突變體中不發(fā)生凋亡，有多余細胞存在。Ced-9抑制Ced-3、Ced-4的作用，使凋亡不能發(fā)生，Ced-9功能不足導致胚胎因細胞過度凋亡而死亡。

2002年10月7日英國人悉尼·布雷諾爾、美國人羅伯特·霍維茨和英國人約翰·蘇爾斯頓，因在器官發(fā)育的遺傳調控和細胞程序性死亡方面的研究，獲諾貝爾生理與醫(yī)學獎

原創(chuàng)作者：上海恒遠生物技術發(fā)展有限公司